Способ неинвазивной диагностики инфекции helicobacter pylori ин виво и устройство для его реализации

Изобретение относится к области медицины, в частности к внутренним болезням. Способ позволяет повысить чувствительность и достоверность неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori ин виво при сокращении времени обследования пациента. Проводят определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости путем приема пациентом внутрь мочевины нормального изотопного состава ¹²С ¹H₄¹⁴N₂¹⁶O и определения инфицированности пациента путем сравнения результатов исследования, при этом определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости осуществляют после приема пациентом внутрь мочевины, причем определение исходного уровня проводят до начала гидролиза мочевины в интервале 0-1,0 мин, а определение нагрузочного содержания аммиака - в период активного гидролиза мочевина в интервале с 1 до 9-й мин после приема мочевины, при этом отбор проб воздуха из ротовой полости, подачу воздуха на датчик для преобразования аммиака с сопутствующими органическими аминами в сигнал, определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе, а также определение инфицированности пациента проводят одноразово или периодически, или непрерывно. Для этого используют устройство, которое содержит средство отбора проб воздуха из ротовой полости, датчик для преобразования аммиака с сопутствующими органическими аминами, содержащегося в воздухе ротовой полости в сигнал, блок измерения, блок обработки, а также блок индикации, причем блок измерения выполнен в виде блока измерения сигналов с возможностью преобразования их в цифровую форму, датчик для преобразования аммиака с сопутствующими органическими аминами, содержащимися в воздухе ротовой полости в сигнал, выполнен в виде электрохимического сенсора, вход которого связан шлангом со средством отбора проб, а также в устройство дополнительно введены блок памяти и блок усиления, вход которого связан с выходом датчика для преобразования аммиака, а выход блока усиления связан с входом блока измерения сигналов с возможностью преобразования их в цифровую форму, выход которого связан с входом блока памяти, выход которого связан с входом блока обработки, причем выход последнего связан со входом блока индикации. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Заявляемая группа изобретений относится к области медицинских технологий: к неинвазивной атравматичной диагностике гастродуоденальных заболеваний, вызываемых бактериями Helicobacter pylori (далее Н.pylori), в частности к аммиачному неинвазивному дыхательному методу, основанному на регистрации в выдыхаемом воздухе продуктов гидролиза мочевины уреазой Н.pylori, а именно аммиака с сопутствующими органическими аминами (далее аммиака), и устройству для реализации этого метода.

Известен способ неинвазивной диагностики [1], заключающийся в том, что пациент принимает порцию мочевины и через период времени несколько меньше 10 минут производит выдох в устройство для сбора выдыхаемого воздуха, обеспечивая этим пробу альвеолярного воздуха, собранного в течение последней части выдоха. Сразу после выдыхания воздух направляется в дегидрирующее устройство для удаления из него воды при сохранении аммиака, который может присутствовать в нем. Далее по крайней мере часть пробы дегидрированного альвеолярного воздуха вступает в контакт с сенсором, который выдает сигнал при наличии аммиака в пробе воздуха.

В этом способе для диагностики используется альвеолярный воздух. Воздух, выпускаемый пациентом из ротовой полости, носа, трахеи и бронхов в начальной фазе выдоха, считается незначимым для целей диагностического теста. Этот воздух собирается в специальной емкости для отделения его от альвеолярного воздуха и исключается из анализа. При этом полагается, что присутствие в воздухе ротовой полости газообразных продуктов ферментативного гидролиза мочевины (как углекислого газа, так и аммиака) обусловлено их выделением из легких человека.

В описании этого способа говорится, что по крайней мере некоторая часть генерированного аммиака абсорбируется в кровь, проходит через печень без разрушения (утилизации) в ней и доставляется в выделяющийся при дыхании воздух в альвеолы легких. Тем не менее, большая часть аммиака попадает в воздух ротовой полости непосредственно при открытии нижнего пищеводного сфинктера желудка через пищевод человека, обеспечивая высокую концентрацию аммиака в воздухе ротовой полости в первые минуты после приема мочевины. Следовательно, этот способ не обеспечивает достоверное определение инфекции, особенно при низких уровнях инфицированности.

При реализации способа проба воздуха проходит длинный путь от места пробоотбора до датчика, при этом аммиак теряется в дегидрирующем устройстве, в промежуточном устройстве для сбора выдыхаемого воздуха, во всех соединительных трубках и узлах. Все это приводит к снижению чувствительности способа, так как на датчик поступает только часть аммиака, присутствовавшего в пробе воздуха первоначально. Процедура исследования продолжительна, так как стадии пробоотбора и детектирования сигнала разделены во времени и в пространстве. Следует также отметить, что при проведении обследования по такому способу не исключено вдыхание щелочных паров дегидрирующего средства, что небезопасно для обследуемого.

Известен способ для детектирования присутствия Н.pylori в желудочно-кишечном тракте субъекта [2], включающий получение объема газа из легких и/или желудка субъекта, разделение упомянутого газа на равные порции, обеспечение возможности первой порции газа вступить в контакт с первым электронным или электрохимическим сенсором аммиака, соединенным с устройством для измерения электрического сопротивления этого сенсора. Далее обеспечивается возможность второй порции газа вступить в непосредственный контакт с абсорбирующим аммиак средством, а затем в контакт со вторым электронным или электрохимическим сенсором аммиака, соединенным с устройством для измерения электрического сопротивления второго сенсора. Производится измерение сопротивления первого и второго сенсоров при их контакте с указанными порциями газа. Далее осуществляется сравнение сопротивлений первого и второго сенсоров и индикация видимым сигналом позитивного или негативного диагноза на инфекцию Н.pylori в соответствии с тем, превышает или нет сравниваемая величина предварительно определенное значение.

В этом способе исследуется исходное содержание аммиака, которое может зависеть не только от присутствия Н.pylori, но и от целого ряда других факторов: от активности других уреазопродуцентов кишечного микробиоценоза, от функциональной способности печени и т.д. Измерение только исходного уровня аммиака без нагрузки мочевиной снижает чувствительность и специфичность способа. Кроме того, недостатком этого способа является то, что анализируется воздух, получаемый преимущественно из легких человека за счет принудительного дыхания. При этом концентрация аммиака за счет большего притока воздуха извне снижается, что также приводит к уменьшению чувствительности способа.

Наиболее близким к заявляемому является способ неинвазивной диагностики Н.pylori ин виво [3], включающий определение содержания аммиака в воздухе ротовой полости и определение инфицированности пациента, которую проводят путем сравнения результатов исследования до и после приема внутрь мочевины нормального изотопного состава ¹²C ¹H₄  ¹⁴N₂  ¹⁶O.

Первоначально у каждого обследуемого определяется натощак исходное содержание аммиака в воздухе ротовой полости, затем обследуемый принимает 500 мг мочевины указанного состава, через 10-20 мин после этого повторно определяется нагрузочное содержание аммиака в воздухе ротовой полости. Сравнение результатов исследования позволяет осуществить диагностику Н.pylori и контролировать эффективность терапии.

Сравнение результатов может осуществляться:

- по величине прироста концентрации аммиака в воздухе ротовой полости и/или по величине удельной скорости превращения единичной порции мочевины, введенной в желудок, под действием микробной уреазы;

- по общему содержанию аммиака в воздухе ротовой полости, измеренному со 2-й по 10-ю минуту после приема мочевины, вне зависимости от исходного содержания аммиака;

- по форме кинетической зависимости прироста содержания аммиака после приема порции мочевины;

- по уровню содержания аммиака через 10-20 мин после приема мочевины перорально.

Способ заключается в том, что исходное определение содержания аммиака проводится в течение 10-15 мин до приема пациентом мочевины. После этого делается пауза 10-20 мин и затем в течение 10-15 мин определяется нагрузочное содержание аммиака. Таким образом, общее время исследования велико и составляет примерно 30-50 мин. При этом из исследования исключается наиболее важный промежуток времени - первые 10 мин после приема мочевины, а именно в это время происходит наиболее массивный выброс аммиака непосредственно из желудка. Учитывая, что этот выброс может быть кратковременным, отсроченное измерение нагрузочной концентрации приводит к снижению чувствительности метода и повышению числа ложноотрицательных результатов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori, благодаря которому достигается технический результат, заключающийся в повышении чувствительности и достоверности способа при сокращении времени обследования пациента.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori ин виво посредством определения содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости, включающем прием пациентом внутрь мочевины нормального изотопного состава ¹²С ¹H₄  ¹⁴N₂  ¹⁶О и определение инфицированности пациента путем сравнения результатов исследования, определение содержания аммиака в воздухе ротовой полости осуществляют после приема пациентом внутрь мочевины, причем определение исходного содержания аммиака в воздухе ротовой полости проводят до начала гидролиза мочевины, а определение нагрузочного содержания аммиака в воздухе ротовой полости проводят в период активного гидролиза мочевины.

Особенностью заявляемого способа является исключение обследования пациента до приема мочевины и, следовательно, проведение всего обследования пациента после приема мочевины. Это возможно потому, что после приема пациентом мочевины содержание аммиака в ротовой полости увеличивается не мгновенно, а спустя некоторое время. Это время складывается из нескольких временных промежутков:

- времени, необходимого мочевине для поступления на место обитания бактерии;

- времени, затрачиваемого мочевиной на проникновение сквозь толстый слой вязкой желудочной слизи, под которой обитает бактерия;

- времени, затрачиваемого на диффузию мочевины сквозь мембрану бактерии внутрь ее периплазматического пространства;

- времени, затрачиваемого на ферментативный гидролиз мочевины под действием бактерии;

- времени, затрачиваемого на обратную миграцию продуктов реакции ферментативного гидролиза сквозь слизь и полость желудка, сфинктеры и пищевод в ротовую полость.

Таким образом, содержание аммиака в воздухе ротовой полости пациента после приема мочевины, обусловленное гидролизом мочевины, начинает увеличиваться через некоторый промежуток времени. Период времени обследования, характеризующийся тем, что гидролиз мочевины не начался, используется в заявляемом способе для определения исходного содержания аммиака в воздухе ротовой полости пациента.

Далее наступает тот период времени обследования, который характеризуется активным гидролизом мочевины. В этот период возможно определение нагрузочного содержания аммиака. При этом следует учитывать, что у разных пациентов, в зависимости от степени инфицированности и физиологических особенностей организма, реакция ферментативного гидролиза мочевины может протекать по-разному, а именно иметь начальный и максимальный прирост содержания аммиака в выдыхаемом воздухе в разные моменты времени. Исследования показали, что период максимального прироста содержания аммиака начинается в любом случае не позже чем через 5-7 мин после приема мочевины, а проведение определения нагрузочного содержания до 9-й мин позволяет диагностировать инфекцию Н.pylori не зависимо от степени инфицированности и наличия другой патологии.

Таким образом, определение содержания аммиака в указанном выше диапазоне времени позволяет не потерять начало возможного выброса аммиака непосредственно из желудка, даже если он весьма кратковременен, что повышает чувствительность и достоверность способа.

Кроме того, заявляемый способ позволяет существенно сократить время обследования. Это возможно за счет исключения определения исходного содержания аммиака до приема мочевины и определения фиксированного диапазона времени для определения этой величины от момента приема мочевины до 1,0-1,5 мин обследования. С помощью датчиков, позволяющих фиксировать мгновенные значения содержания аммиака, нами было найдено, что в начальный период времени (по крайней мере, до 1-1,5 мин после приема мочевины), содержание аммиака остается на уровне, совпадающем с исходным.

Также следует отметить, что обследование проводится без перерывов, что сокращает время обследования и обеспечивает комфортность для пациента.

Пациент во время обследования по заявляемому способу дышит нормально, не дует на датчик аммиака. Если пациент дует на датчик (или надувает емкость для сохранения пробы воздуха), то большую часть этой пробы составляет воздух, поступающий из легких. В этом случае проба разбавляется большим количеством воздуха, не содержащего аммиака. Это приводит к снижению чувствительности и уменьшению достоверности определения. Нормальное дыхание обеспечивает поступление в ротовую полость воздуха из желудка, имеющего более высокую концентрацию измеряемого компонента аммиака.

Сущность заявляемого способа поясняется графическими материалами, на которых изображено:

Фиг.1 - зависимость концентрации аммиака от времени при проведении обследования пациента по заявляемому способу.

Фиг.2 - зависимости концентрации аммиака от времени при приеме пациентом мочевины в виде холодного и горячего растворов.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Обследуемый пациент получает 500 мг мочевины указанного состава, и сразу же после этого начинается отбор проб воздуха из ротовой полости. Отбор пробы может производиться принудительно, с помощью аспирационного устройства [4], которое пропускает анализируемый воздух через датчик, либо датчик помещается непосредственно в ротовую полость пациента, и анализируемый воздух поступает на датчик диффузионным путем.

Отбор проб воздуха и их подача на датчик может осуществляться одноразово, периодически или непрерывно в процессе всего обследования. Следует отметить, что режим отбора проб не связан строго с режимом подачи проб на датчик, т.е., например, при одноразовом отборе пробы ее подача на датчик не обязательно должна осуществляться так же.

В качестве датчика при реализации способа могут быть использованы устройства, позволяющие получать сигнал, соответствующий содержанию аммиака в воздухе, такие, например, как капиллярные индикаторные трубки [5], электрохимический сенсор [6], ион-дрейфовый спектрометр [5], масс-спектрометр [7] и тому подобные.

Перед подачей пробы воздуха из ротовой полости на датчик, как правило, осуществляют устранение конденсата из этого воздуха. Для этого могут быть использованы осушительные устройства, например трубка с помещенным в нее осушителем [8]. В зависимости от типа датчика и степени влияния содержания паров воды на правильность измерения подбирается тип осушительного устройства. В частности, электрохимический сенсор весьма чувствителен к присутствию паров воды в анализируемом воздухе и требует удаления указанных выше паров с помощью, например, конденсатора. Индикаторные трубки не столь чувствительны к степени влажности воздуха и не требуют специальных осушительных приспособлений.

Сигнал, полученный с датчика, измеряют, определяя сначала исходное содержание аммиака в воздухе, а затем нагрузочное. Определение содержания аммиака может осуществляться или одноразово, или непрерывно, или периодически.

При этом определение исходного содержания аммиака в воздухе ротовой полости проводят в интервале 0-1,0 мин после приема мочевины. Этот период характеризуется тем, что гидролиз мочевины еще не начался (см. фиг.1) и, соответственно, в воздухе ротовой полости не содержится аммиак, обусловленный этим процессом.

Это время складывается из нескольких промежутков:

- время, необходимое мочевине для поступления на место обитания бактерии, обуславливается анатомическими особенностями пациента, т.е. строением его пищевода и сфинктеров и составляет примерно 5-10 с;

- время, затрачиваемое мочевиной на проникновение сквозь толстый слой вязкой желудочной слизи, под которой обитает бактерия, составляет примерно 20-30 с [9];

- время, затрачиваемое на диффузию мочевины сквозь мембрану бактерии внутрь ее периплазматического пространства, составляет примерно 10-20 с [10].

Далее за время, составляющее доли секунд, происходит ферментативный гидролиз мочевины под действием бактерии, а затем в течение примерно 20-30 с происходит обратная миграция продуктов реакции ферментативного гидролиза сквозь слизь и полость желудка, сфинктеры и пищевод в ротовую полость.

Таким образом, содержание аммиака в воздухе ротовой полости пациента после приема мочевины, обусловленное гидролизом мочевины, начинает увеличиваться не ранее чем через 1-1,5 мин (см. фиг.1). Период времени обследования, характеризующийся тем, что гидролиз мочевины еще не начался, используется в заявляемом способе для определения исходного содержания аммиака в воздухе ротовой полости пациента.

Далее наступает тот период времени обследования, который характеризуется активным гидролизом мочевины. В этот период возможно определение нагрузочного содержания аммиака. При этом следует учитывать, что у разных пациентов, в зависимости от степени инфицированности и физиологических особенностей организма, реакция ферментативного гидролиза мочевины может протекать по-разному, а именно иметь начальный и максимальный прирост содержания аммиака в выдыхаемом воздухе в разные моменты времени. Исследования показали, что период максимального прироста содержания аммиака начинается в любом случае не позже чем через 5-7 мин после приема мочевины (см. фиг.1, кривая НР+). Таким образом, проведение определения нагрузочного содержания до 9-й мин позволяет диагностировать инфекцию Н.pylori не зависимо от степени инфицированности и других сопутствующих заболеваний. При этом определение содержания аммиака в указанном выше диапазоне времени позволяет не потерять начало возможного выброса аммиака непосредственно из желудка, даже если он весьма кратковременен.

Далее проводится определение инфицированности пациентов путем сравнения результатов исследования.

Результатами исследования являются величины, характеризующие количество аммиака в пробе воздуха до и после начала гидролиза, например концентрация аммиака в пробе воздуха.

Сравнение по концентрации производят следующим образом.

1. Определяют максимальное значение концентрации аммиака до начала гидролиза и максимальное значение концентрации аммиака в период активного гидролиза мочевины.

2. Вычисляют средние значения концентрации аммиака до начала гидролиза и в период активного гидролиза.

3. Далее находят либо отношение значений концентраций, определенных в эти периоды, либо разницу этих значений.

4. Найденные отношение или разницу сравнивают с аналогичными величинами, определенными предварительно у пациентов, чья инфицированность подтверждена несколькими другими независимыми способами диагностики Н.pylori и сформирована в виде базы для сравнения, используемой при осуществлении заявляемого способа.

Измерение величин и их сравнение значений сигналов реализуется с помощью микроконтроллера или ЭВМ, причем в памяти содержатся программы, которые позволяют по-разному реализовывать способ. При этом варьируются режимы отбора проб, подачи их на датчик, измерения сигналов, а также по-разному осуществляется сравнение измеренных сигналов, позволяющее определить инфицированность пациента.

Следует отметить, что если в процессе обследования пациента отмечено отсутствие увеличения содержания аммиака по сравнению с исходным, это свидетельствует о его неинфицированности пациента (см. фиг.1, кривая HP-).

Для облегчения поступления паров аммиака в ротовую полость при приеме мочевины перед обследованием пациент может получать специальные добавки, например антацид [11] или газированную воду [12], также можно развести мочевину горячей водой [13]. При этом диапазоны времени как для определения исходных значений содержания аммиака, так и нагрузочных могут изменяться. Такое изменение учитывается при создании программы для реализации конкретного порядка проведения способа.

Примеры реализации способа.

Пример 1

Пациент (женщина 45 лет) страдает нодулярным антральным гастритом, поверхностным дуоденитом. Инфицированность Helicobacter pylori подтверждена уреазным тестом (ХЕЛПИЛ-тест) и неинвазивным дыхательным тестом (ХЕЛИК-тест). Пациент принимал 500 мг мочевины обычного изотопного состава, растворенной в 30,0 мл дистиллированной воды комнатной температуры (кривая "холодный раствор", см. фиг.2), после чего в первую минуту измеряли исходное значение концентрации аммиака с помощью прибора с электрохимическим датчиком, а затем продолжали измерение до 10 мин с автоматической регистрацией концентрации аммиака каждые 30 сек. Определяли величины максимальных значений исходной и нагрузочной концентраций и сравнивали их между собой. Величина максимального значения исходной концентрации составляла 4 мг/м³, нагрузочной - 20 мг/м³. Известно, что если пациент инфицирован, то разница максимальных значений должна превышать 2 мг/м³. Таким образом, можно сделать вывод, что обследуемый пациент инфицирован.

Пример 2

Обследование проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что мочевина разводилась в горячей дистиллированной воде, что ускоряет гидролиз. (кривая "горячий раствор", см. фиг.2). Время измерения может быть сокращено благодаря ускорению гидролиза до 7 мин. Результат оценивается аналогично примеру 1.

Пример 3

Обследование проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что пациент принимал 500 мг мочевины и 1,0 г соды, растворенных в 30,0 мл дистиллированной воды. Прием соды позволяет сдвинуть динамическое равновесие химической реакции в желудке в щелочную сторону, что способствует высвобождению большего количества аммиака, повышая интенсивность его поступления в ротовую полость. Результат оценивается аналогично примеру 1.

Пример 4

Обследование проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что пациент принимал 500 мг мочевины, растворенной в 30,0 мл дистиллированной воды, а затем анацидный препарат в разовой дозе (например 5,0 альмагеля). Антацид, связывая соляную кислоту, позволяет сдвинуть динамическое равновесие химической реакции в желудке в щелочную сторону, что способствует высвобождению большего количества аммиака, повышая интенсивность его поступления в ротовую полость. Результат оценивается аналогично примеру 1.

Пример 5

Обследование проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что пациент принимает 500 мг мочевины, растворенной в 30,0 мл дистиллированной воды и запивает ее 100,0 мл газированной воды. Пузырьки газа способствуют более легкому выносу аммиака из желудка в ротовую полость. Результат оценивается аналогично примеру 1.

В группу заявляемых изобретений входит устройство для реализации способа неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori ин виво.

Известны индикаторные трубки, обычно применяемые в газоаналитической практике для анализа воздуха на содержание аммиака, используя которые при проведении способа [3] контролируют содержание аммиака в воздухе ротовой полости. Эти трубки заполнены селективным хемосорбентом, количественно адсорбирующим аммиак. При пропускании через трубку пробы анализируемого воздуха в зоне сорбции сорбент меняет окраску. Линейные размеры окрашенного столбика пропорциональны содержанию аммиака а пробе.

Использование стеклянных трубок небезопасно как для врача, так и для пациента. Их применение приводит к большой длительности проведения обследования в связи с необходимостью двукратного проведения измерения и их относительно малой чувствительности. Также трубки не позволяют сделать четкий вывод об инфицированности пациента из-за небольшой разницы уровней линейных размеров окрашенного хемосорбента, соответствующих исходному и нагрузочному содержанию аммиака.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для осуществления способа [2], содержащее две камеры, в каждой из которых выполнено входное отверстие для поступления анализируемого воздуха и в каждой из них размещен электронный или электрохимический датчик аммиака, изменяющий свое сопротивление при воздействии на датчик воздуха из легких и/или желудка пациента В одной из этих камер установлено средство для абсорбирования аммиака, расположенное между входным отверстием и датчиком. Датчики подсоединены к средству для измерения их электрического сопротивления. Также устройство имеет средство для сравнения сопротивлений обоих датчиков и средство для продуцирования видимого выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом: получают пробу газа из желудка и/или легких пациента и вводят в две камеры с датчиками, при этом в одной из них установлено средство для поглощения аммиака. Таким образом, при прохождении воздуха через датчики с одного из них получают сигнал в виде сопротивления, соответствующий содержанию аммиака в воздухе, а с другого сигнал, соответствующий данной пробе воздуха с исключением из него аммиака на абсорбирующем аммиак средстве. Эти сигналы сравнивают с помощью электронного средства и выдают результат сравнения видимым сигналом, соответствующий позитивному или негативному диагнозу.

Недостатком этого устройства является то, что оно предполагает однократное определение содержание аммиака, т.е. только исходное содержание и постановку диагноза на основании этого определения, что может привести к недостоверности постановки диагноза, так как на это значение влияет не только наличие у пациента инфекции Н.pylori, но и особенности функционирования его печени и почек.

Чувствительность устройства мала, так как оно предназначено для работы с пробами воздуха малого объема, В связи с малой чувствительностью устройство не позволяет достоверно поставить диагноз слабоинфицированному пациенту, у которого содержание аммиака незначительно выше, чем у неинфицированного.

Кроме того, возможна потеря определяемого компонента на стадии пробоотбора и передачи воздуха к датчику за счет использования промежуточной емкости. При этом как в этой промежуточной емкости, так и на всех соединительных элементах устройства возможна сорбция аммиака, приводящая к искажению результата измерения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка устройства для неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori, которое обладает большей чувствительностью и позволяет более достоверно определять наличие инфицированности у пациентов, особенно у слабоинфицированных.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori ин виво, содержащем средство отбора проб воздуха из ротовой полости, датчик для преобразования аммиака, содержащегося в воздухе ротовой полости в сигнал, блок измерения, блок обработки, а также блок отображения результатов обработки, датчик выполнен в виде электрохимического сенсора, а также в устройство дополнительно введены блок памяти и блок усиления, вход которого связан с выходом датчика для преобразования аммиака, а выход блока усиления с входом блока измерения, выход которого связан с входом блока памяти, а выход которого с входом блока обработки, причем выход последнего с входом блока отображения результатов обработки.

Средство отбора проб воздуха из ротовой полости размещается перед датчиком, соединено с ним шлангом и может представлять собой мундштук, конструкция которого позволяет фиксировать его во рту пациента и служит барьером для попадания слюны в пробу отбираемого воздуха [14].

Также заявляемое устройство может быть дополнительно снабжено средством для принудительной подачи воздуха из ротовой полости через датчик, которое, как правило, устанавливается за датчиком, что позволяет уменьшить путь, проходимый воздухом, и, соответственно, потери определяемого аммиака и может быть выполнено в виде аспирационного устройства, например аспиратора [15].

Кроме того, перед датчиком может быть дополнительно установлено средство для устранения излишков влаги из воздуха ротовой полости, которое может иметь вид осушающего устройства, такого, например, как трубка с помещенным в нее осушителем [8].

Функции блока измерения, блока памяти и блока обработки в заявляемом устройстве выполняет микроконтроллер, например, типа АТМ εξ A 163-8-AI, выпускаемый фирмой ATMEL.

Блок усиления может быть выполнен в виде усилителя типа LT 1078 фирмы Linear Technology.

Блок отображения результатов обработки может быть выполнен в виде ЖКИ WH 1602A-NGG-CP фирмы WINSTAR.

Заявляемое устройство организовано и предназначено для анализа проб большего объема воздуха (суммарный объем 1-10 л). Реализуя описанный выше способ, устройство позволяет значительно повысить специфичность определения инфекции, снизить вероятность постановки ложноположительного диагноза и определять наличие инфекции у слабоинфицированных пациентов за счет возможности многократного получения значений сигналов с датчика, характеризующих содержание аммиака в ротовой полости пациента, накопления этих измерений и обработки определенным образом.

Устройство просто в применении, что позволяет его использовать не только специально обученному медперсоналу, но и самому пациенту.

Устройство конструктивно решено таким образом, что длина пути пробы воздуха из ротовой полости до датчика минимизирована в связи с отсутствием промежуточных емкостей для сбора или транспортировки проб воздуха. Это позволяет сократить потери определяемого компонента, обусловленные его сорбцией на стенках этих емкостей и соединительных элементов.

Определение инфицированности пациента осуществляют путем сравнения значений сигналов, соответствующих исходному содержанию аммиака в воздухе ротовой полости со значениями сигналов, соответствующих нагрузочному содержанию аммиака. Определение инфицированности может осуществляться или одноразово, или непрерывно, или периодически.

При этом сравнение проводится как по максимальным значениям сигналов, так и по усредненным значениям сигналов. Также могут сравниваться скорости увеличения значений сигналов за определенный временной интервал, что позволяет оценивать кинетику ферментативного гидролиза.

Сущность заявляемого устройства поясняется графическими материалами, на которых изображено:

фиг.3 - блок-схема устройства.

Устройство содержит (фиг.3): средство 1 для отбора проб, соединенное шлангом со средством 2 для осушения воздуха, которое соединено шлангом с датчиком 3, например, посредством штуцера. Также датчик 3 соединен с помощью шланга с аспирационным устройством 4. Все шланги обозначены поз.10.

Электрический выход датчика 3 соединен со входом усилителя 5, выход которого соединен со входом блока измерения 6, выход которого соединен со входом блока памяти 7, выход которого соединен с блоком обработки 8, а выход последнего соединен со входом блока индикации.

Устройство работает следующим образом.

В ротовой полости пациента размещается средство 1 для отбора проб в виде мундштука. Воздух по соединительному шлангу попадает в средство 2 для осушения воздуха в виде трубки с помещенным в нее осушителем. Затем воздух, из которого удалены излишки влаги, пропускают через датчик 3 в виде электрохимического сенсора с помощью аспирационного устройства 4, например микрокомпрессора, установленного после датчика 3 и соединенного с ним шлангом (все соединительные шланги на фиг.3 обозначены поз.10).

Датчик 3 в виде электрохимического сенсора преобразует аммиак, содержащийся в прокачиваемом через него воздухе, в сигналы в виде электрического напряжения, причем величина сигналов пропорциональна величине содержания аммиака в воздухе, который подавался на датчик 3. Блок усиления 5 усиливает сигналы, и далее они поступают на вход блока измерения 6, который, измеряя их величину, преобразовывает сигналы в цифровую форму. Далее величина сигналов в цифровой форме заносится в блок памяти 7, и в блоке обработки 8 производится сравнение по одной из методик сравнения, приведенных выше, и определяется инфицированность пациента. Результат определения отображает блок индикации 9.

Блок измерения 6, блок памяти 7 и блок обработки 8 входят в состав микроконтроллера.

В устройстве «зашита» методика проведения обследования в виде заявляемого способа, а именно программа, реализуемая микроконтроллером. Таким образом исключается возможность нарушения порядка действий при выполнении обследования, исключают грубые промахи и уменьшается погрешность измерения за счет точного измерения временных интервалов и исключения влияния человеческого фактора. Это позволяет пользоваться устройством не только специально обученным медперсоналом, но и самим пациентам.

Конкретный порядок действий и условия проведения способа диагностики, реализующегося с помощью данного устройства, имеет вид программы, действующей, например, по следующему алгоритму:

1. Период измерения разбит на два участка:

"Базальный" - длительностью 1,5 мин.

"Нагрузочный" - длительностью 7,5 мин.

2. Измерительный цикл начинается сразу после приема пациентом мочевины.

3. Измерение производится 1 раз в секунду.

4. Рассчитывается среднее арифметическое значение всех измерений на каждом из участков.

5. Сравниваются значения средних арифметических для «базального» и «нагрузочного» участков.

6. Эти средние величины отображаются на устройстве индикации в виде двух столбиков, высоты которых пропорциональны значениям средних арифметических.

7. По соотношению высот столбиков делается вывод об инфицированности пациента.

Источники информации

1. Патент 4947861 US. МПК А 61 В 5/08 Noninvasive diagnosis of gastritis and duodenitis / Hamilton L. - Опубл. 14.08.1990.

2. Патент 6509169 US, МПК C 12 Q 1/04 Detection of Helicobacter pylori /Ratcliff N. et al. - Опубл. 21.01.2003 (прототип устройства).

3. Патент 2100010 RU, МПКА 61 В 10/00, C 12 Q 1/58. Способ неинвазивной диагностики хеликобактериоза ин виво/ Корниенко Е.А., Милейко В.Е.//Б.И. - 1997. - №36 (прототип способа).

4. Метрологическое обеспечение безопасности труда: Справочник/Кол. авт.; под ред. И.Х. Сологяна. - М.: Издательство стандартов, 1989. - Т.2. - С.8-12.

5. Kornienko E., Vashkevich O., Mileiko V., Samokish V. Simple Express Urea Breath Test Offers Diagnosis of Helicobacter pylori Infection. // Abstracts of International Congress on Analytical Chemistry. - Moscow, Russia.: - June 15-21. - 1997. - V.2. - P-37.

6. Техническое описание сенсора аммиака Е-20-200 ppm NH₃. Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт".

7. Рамендик Г.М. Масс-спектрометрия //Химический Энциклопедический словарь. - М., Советская энциклопедия, 1983. - С.314-315.

8. ТУ6-68-146-99 Осушитель алюмооксидный АОК-63-22.

9. Аруин Л.И., Капуллер Л.Л., Исаков В.А. Морфологическая диагностика болезней желудка и кишечника. - М. - "Триада-X", 1998. - с 38.

10. Weeks D.L., Eskandari S., Scott D.R., Sachs G. AH+-gated urea channel: the link between Helicobacter pylori urease and gastric colonization // Science. - 2000. - Vol.287. - P.482-5.

11. Щербаков П.Л. Современные аспекты антацидной терапии //Вторые геллеровские чтения: Тез.докл, 2-ой рег.науч-практ. конф., октябрь 2001 г., - Хабаровск, 2001. - С.283-291.

12. Dun С. et al. Ammonia vapour in the mouth as a diagnostic marker for Helicobacter pylori infection: preliminary proof of principle' pharmacological investigations // Br.J.Biomed. Sci. - 2001. - Vol.58. - P.66-75.

13. Березин И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа. - М.: Высшая школа, 1977. - С.263-269.

14. Baraldi E. et al. Maesurement of exhaled nitric oxide in children, 2001 // Eur. Respir. J. - 2002. - Vol.20. - P.223-237.

15. Золотов Ю.А., Иванов В.М., Амелин В.Г. Химические тест-методы анализа. - М.: Едиториал УРСС, 2002. - С.240-241.

1. Способ неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori ин виво, включающий определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости путем приема пациентом внутрь мочевины нормального изотопного состава ¹²С ¹H₄¹⁴N₂¹⁶O и определения инфицированности пациента путем сравнения результатов исследования, отличающийся тем, что определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости осуществляют после приема пациентом внутрь мочевины, причем определение исходного уровня проводят до начала гидролиза мочевины в интервале 0-1,0 мин, а определение нагрузочного содержания аммиака - в период активного гидролиза мочевина в интервале с 1 до 9 мин после приема мочевины, при этом отбор проб воздуха из ротовой полости, подачу воздуха на датчик для преобразования аммиака с сопутствующими органическими аминами в сигнал, определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе, а также определение инфицированности пациента проводят одноразово или периодически, или непрерывно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед определением содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости производят принудительный отбор проб этого воздуха.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости осуществляют после подачи этого воздуха на датчик, позволяющий получить сигналы, соответствующие содержанию аммиака в воздухе ротовой полости, измеряя значения этих сигналов.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что перед подачей воздуха из ротовой полости на датчик осуществляют устранение конденсата из этого воздуха.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед приемом мочевину разводят горячей водой.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что пациент при приеме мочевины получает добавку в виде вещества, которое облегчает поступление паров аммиака с сопутствующими органическими аминами в ротовую полость.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве добавки используется антацид.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве добавки используется газированная вода.

9. Устройство для неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori ин виво, содержащее средство отбора проб воздуха из ротовой полости, датчик для преобразования аммиака с сопутствующими органическими аминами, содержащегося в воздухе ротовой полости в сигнал, блок измерения, блок обработки, а также блок индикации, отличающийся тем, что блок измерения выполнен в виде блока измерения сигналов с возможностью преобразования их в цифровую форму, датчик для преобразования аммиака с сопутствующими органическими аминами, содержащимися в воздухе ротовой полости в сигнал, выполнен в виде электрохимического сенсора, вход которого связан шлангом со средством отбора проб, а также в устройство дополнительно введены блок памяти и блок усиления, вход которого связан с выходом датчика для преобразования аммиака, а выход блока усиления связан с входом блока измерения сигналов с возможностью преобразования их в цифровую форму, выход которого связан с входом блока памяти, выход которого связан с входом блока обработки, причем выход последнего связан со входом блока индикации.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что дополнительно снабжено средством для принудительной подачи воздуха из ротовой полости через датчик, связанное с датчиком шлангом.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством для устранения конденсата из воздуха ротовой полости перед подачей на датчик, которое связано через шланги со средством отбора проб и датчиком.